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Los paneles solares en la Tierra dependen de que el día no esté nublado, que la arena y el polvo no los tapen y otra serie de variantes que hacen que no siempre sean eficientes. Pero, ¿y si se instalasen en el espacio? ¿Podrían suministrar energía limpia al planeta? Es un proyecto que se está estudiando cada vez más.
Equipos de todo el mundo están trabajando para hacer realidad los paneles solares en el espacio, y un prototipo construido por investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena debería comenzar los experimentos en órbita dentro de muy poco.
“Económicamente es comparable, por ejemplo, con la energía nuclear”, dice en un artículo de Nature el investigador James Carpenter, quien codirige la iniciativa Solaris, un estudio de viabilidad realizado por la Agencia Espacial Europea (ESA).
La energía solar basada en el espacio sería viable solo si se implementara a gran escala. Los científicos anticipan la construcción de conjuntos de paneles solares de kilómetros de ancho que orbitarían la Tierra a una distancia de alrededor de 36.000 kilómetros. La energía que recolecten se convertiría en microondas y se transmitiría a receptores en la superficie con huellas físicas aún más grandes.
China ha anunciado planes para poner una unidad de demostración a escala de megavatios en órbita terrestre baja en 2028, antes de desplegar otro sistema en una órbita geosíncrona más distante en 2030. Carpenter dice que, con fondos suficientes, la primera estación de energía solar de varios gigavatios podría estar operativa para 2040. Pero a pesar de la emoción, quedan enormes obstáculos técnicos. Los desgranamos a continuación.
Para generar un gigavatio de energía, comparable a la salida de una central eléctrica en la Tierra, las matrices en órbita deberían tener más de un kilómetro cuadrado de tamaño. Eso es más de 100 veces el tamaño de la Estación Espacial Internacional, que tardó una década en construirse.
Se ensamblaría una matriz en el espacio a partir de módulos que podrían producirse en masa y lanzarse por separado. El experimento de Caltech consistirá en desplegar una estructura fuertemente plegada en una plataforma de paneles solares del tamaño de una mesa de comedor, pero los módulos en una matriz de tamaño completo podrían tener hasta 60 metros de largo.
Este es posiblemente el mayor desafío. Aunque los rayos láser transfieren energía de manera eficiente, las nubes pueden bloquearlos.
Para evitar este problema, los investigadores esperan convertir la electricidad de los paneles solares en microondas, que atraviesan la atmósfera sin perder mucha energía. Sin embargo, las microondas se dispersan a medida que viajan, por lo que los ingenieros deberán sincronizar cuidadosamente cómo se emiten las ondas y usar estaciones receptoras de kilómetros de ancho para recolectarlas.
Convertir la energía solar en electricidad, luego en microondas y nuevamente en electricidad en el suelo, inevitablemente incurrirá en algunas pérdidas. “Nadie va a considerar seriamente esta idea hasta que esas pérdidas se reduzcan significativamente”, señala Jovana Radulovic, ingeniera química de la Universidad de Portsmouth, Reino Unido.
La ESA estima que solo entre el 10 y el 15 % de la energía solar que cae sobre una matriz espacial debe entregarse a la red eléctrica para que un sistema sea económicamente viable. Sin embargo, lograr eso aún requeriría avances considerables en varias tecnologías de conversión de energía, dice la agencia.
La transmisión de energía de microondas desde el espacio es sorprendentemente segura. La frecuencia del haz se elegirá de modo que no interrumpa la comunicación de la aeronave. Y debido a que su potencia se distribuiría en un área tan amplia, la densidad de energía promedio recibida por las estaciones terrestres sería de alrededor de 50 vatios por metro cuadrado, equivalente al nivel inofensivo de microondas que pueden escapar de un horno de microondas.
No obstante, los investigadores deberán demostrar que no hay efectos adversos en los humanos, los animales o el medio ambiente en general.